特許 5885711 分散電源設備システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5885711

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月15日

(54)【発明の名称】分散電源設備システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/50 20060101AFI20160301BHJP

   H02J 3/16 20060101ALI20160301BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20160301BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/50

   H02J3/16

   H02J3/38 130

   H02J3/38 160

   H02J3/38 170

【請求項の数】14

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-169464(P2013-169464)

(22)【出願日】2013年8月19日

(65)【公開番号】特開2015-39262(P2015-39262A)

(43)【公開日】2015年2月26日

【審査請求日】2015年6月12日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000103976

【氏名又は名称】オリジン電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】大島 正明

(72)【発明者】

【氏名】宇敷 修一

【審査官】 横田 有光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１１４９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３５２６８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００− ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流エネルギー源の分散電源と前記分散電源からの直流電力を交流電力に変換するパワコンとを備えた複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系して変圧器を介して電力系統に電力を供給する分散電源設備システムにおいて、
複数の分散電源設備のうち何台かのパワコンは無効電力を出力する機能を有する無効電力調整機能付パワコンとし、
残りの分散電源設備のパワコンは無効電力の調整機能を有しない通常パワコンとし、
前記無効電力調整機能付パワコンのうちいずれか１台は無効電力を出力し、
残りの分散電源設備のパワコンは有効電力のみを出力し、
複数の分散電源設備の各々のパワコンは有効電力の増加に応じて連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定し、
連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、
各々のパワコンのうち無効電力を出力している前記無効電力調整機能付パワコンは無効電力を維持し、
各々のパワコンのうち有効電力を出力している無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を出力すること
を特徴とする分散電源設備システム。

【請求項2】

直流エネルギー源の分散電源と前記分散電源からの直流電力を交流電力に変換するパワコンとを備えた複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系して変圧器を介して電力系統に電力を供給する分散電源設備システムにおいて、
複数の分散電源設備のうち何台かのパワコンは無効電力を出力する機能を有する無効電力調整機能付パワコンとし、
残りの分散電源設備のパワコンは無効電力の調整機能を有しない通常パワコンとし、
前記無効電力調整機能付パワコンのうちいずれか１台は無効電力を出力し、
残りの分散電源設備のパワコンは有効電力のみを出力し、
複数の分散電源設備の各々のパワコンは有効電力の増加に応じて連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定し、
連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、各々のパワコンのうち無効電力を出力している前記無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を増大し、且つ有効電力を低減し、
さらに連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、各々のパワコンのうち有効電力を出力している無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を出力すること特徴とする分散電源設備システム。

【請求項3】

直流エネルギー源の分散電源と前記分散電源からの直流電力を交流電力に変換するパワコンとを備えた複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系して変圧器を介して電力系統に電力を供給する分散電源設備システムにおいて、
複数の分散電源設備のうち何台かのパワコンは無効電力を出力する機能を有する無効電力調整機能付パワコンとし、
残りの分散電源設備のパワコンは無効電力の調整機能を有しない通常パワコンとし、
複数の分散電源設備の各々のパワコンは有効電力のみを出力し、
複数の分散電源設備の各々のパワコンは有効電力の増加に応じて連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定し、
連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、
各々のパワコンのうちいずれかの前記無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を出力し、
他の前記無効電力調整機能付パワコンは有効電力を維持すること
を特徴とする分散電源設備システム。

【請求項4】

直流エネルギー源の分散電源と前記分散電源からの直流電力を交流電力に変換するパワコンとを備えた複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系して変圧器を介して電力系統に電力を供給する分散電源設備システムにおいて、
複数の分散電源設備のうち何台かのパワコンは無効電力を出力する機能を有する無効電力調整機能付パワコンとし、
残りの分散電源設備のパワコンは無効電力の調整機能を有しない通常パワコンとし、
複数の分散電源設備の各々のパワコンは有効電力のみを出力し、
複数の分散電源設備の各々のパワコンは有効電力の増加に応じて連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定し、
連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、各々のパワコンのうちいずれかの前記無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を出力し、
さらに連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、他の前記無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を出力すること
を特徴とする分散電源設備システム。

【請求項5】

前記無効電力調整機能付パワコンが無効電力を出力しても連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、前記残りの分散電源設備のパワコンは有効電力の出力を低減することを特徴とする請求項１から４に記載の分散電源設備システム。

【請求項6】

直流エネルギー源の分散電源と前記分散電源からの直流電力を交流電力に変換するパワコンとを備えた複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系して変圧器を介して電力系統に電力を供給する分散電源設備システムにおいて、
複数の分散電源設備の各々のパワコンは無効電力を出力する機能を有する無効電力調整機能付パワコンとし、
前記無効電力調整機能付パワコンのうちいずれか１台は無効電力を出力し、
残りの無効電力調整機能付パワコンは有効電力のみを出力し、
各々の無効電力調整機能付パワコンは有効電力の増加に応じて連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定し、
連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、
各々のパワコンのうち無効電力を出力している前記無効電力調整機能付パワコンは無効電力を維持し、
各々の無効電力調整機能付パワコンのうち有効電力を出力している無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を出力すること
を特徴とする分散電源設備システム。

【請求項7】

直流エネルギー源の分散電源と前記分散電源からの直流電力を交流電力に変換するパワコンとを備えた複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系して変圧器を介して電力系統に電力を供給する分散電源設備システムにおいて、
複数の分散電源設備の各々のパワコンは無効電力を出力する機能を有する無効電力調整機能付パワコンとし、
前記無効電力調整機能付パワコンのうちいずれか１台は無効電力を出力し、
残りの無効電力調整機能付パワコンは有効電力のみを出力し、
各々の無効電力調整機能付パワコンは有効電力の増加に応じて連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定し、
連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、各々のパワコンのうち無効電力を出力している前記無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を増大し、且つ有効電力を低減し、
さらに連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、各々の無効電力調整機能付パワコンのうち有効電力を出力している無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を出力すること
を特徴とする分散電源設備システム。

【請求項8】

直流エネルギー源の分散電源と前記分散電源からの直流電力を交流電力に変換するパワコンとを備えた複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系して変圧器を介して電力系統に電力を供給する分散電源設備システムにおいて、
複数の分散電源設備の各々のパワコンは無効電力を出力する機能を有する無効電力調整機能付パワコンとし、
各々の無効電力調整機能付パワコンは有効電力のみを出力し、
各々の無効電力調整機能付パワコンは有効電力の増加に応じて連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定し、
連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、
いずれかの前記無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を出力し、
他の前記無効電力調整機能付パワコンは有効電力を維持すること
を特徴とする分散電源設備システム。

【請求項9】

直流エネルギー源の分散電源と前記分散電源からの直流電力を交流電力に変換するパワコンとを備えた複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系して変圧器を介して電力系統に電力を供給する分散電源設備システムにおいて、
複数の分散電源設備の各々のパワコンは無効電力を出力する機能を有する無効電力調整機能付パワコンとし、
各々の無効電力調整機能付パワコンは有効電力のみを出力し、
各々の無効電力調整機能付パワコンは有効電力の増加に応じて連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定し、
連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、いずれかの前記無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を出力し、
さらに連系点電圧が所定値を超えると予想されるとき、他の前記無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えないように無効電力を出力すること
を特徴とする分散電源設備システム。

【請求項10】

各パワコンは、自己の低圧単相配電線の接続点の電圧に基づいて、連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の分散電源設備システム。

【請求項11】

各パワコンは、複数台のパワコンの連系点の電圧に基づいて、連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の分散電源設備システム。

【請求項12】

各パワコンは、前記変圧器の前記分散電源側の端子電圧に基づいて、連系点電圧が所定値超えるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の分散電源設備システム。

【請求項13】

各パワコンは、自己の低圧単相配電線の接続点の電圧及び複数台のパワコンの連系点の電圧に基づいて、連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の分散電源設備システム。

【請求項14】

各パワコンは、自己の低圧単相配電線の接続点の電圧及び前記変圧器の前記分散電源側の端子電圧に基づいて、連系点電圧が所定値超えるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の分散電源設備システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分散電源とパワコンとからなる複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系した分散電源設備システムに関する。

【背景技術】

【0002】

分散電源として、太陽光発電設備や風力発電設備あるいは燃料電池など直流電力を発生する直流エネルギー源の分散電源がある。このような分散電源とパワーコンディショナ（以下、パワコンという）とを組み合わせて分散電源設備を構成し、パワコンは分散電源からの直流電力を交流電力に変換し電力系統との連系制御を行い電力系統に電力を供給する。

【0003】

通常、分散電源とパワコンとからなる分散電源設備は、電力系統の低圧単相配電線に接続される。例えば、分散電源が太陽光発電設備である場合には２１０Ｖの配電線に接続される。この場合、太陽光発電設備の導入量の拡大に伴い、複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系して変圧器を介して電力系統に電力を供給することがある。

【0004】

複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系した場合、分散電源設備から変圧器までを繋ぐ低圧単相配電線（引込み線）の連系点の電圧が上昇することがある。これは、複数の分散電源設備で発電した電力が電力系統に供給される逆潮流時には、逆潮流が低圧単相配電線に流れることにより、そのインピーダンスで発生する電圧分だけ連系点の電圧が上昇するからである。

【0005】

ここで、配電系統と所定の分散型電源との接続点電圧が所定の上限値を下回り、かつ、上限値を下回る所定の閾値を上回る時に、電力の運転力率が所定の下限値を下回らない条件を満たすとき無効電力を増加させるように電力を制御し、配電系統と所定の分散型電源との接続点電圧が所定の上限値を上回り、かつ、電力の運転力率が所定の下限値を下回らない場合には、無効電力を増加させるように電力を制御し、配電系統と所定の分散型電源との接続点電圧が所定の上限値を上回り、かつ、電力の運転力率が所定の下限値を下回る場合には、有効電力および無効電力を低減させるように制御するようにしたものがある（特許文献１参照）。

【0006】

る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第５０９１４３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、特許文献１のものでは、それぞれの分散電源設備が接続点電圧に基づいて無効電力を増加したり有効電力を減少させたりして、分散電源設備の接続点電圧が上昇しないように制御しているが、個々の分散電源設備が個別に接続点電圧を制御するものであるので、一箇所の連系点で複数の分散電源設備が連系した場合には、他の分散電源設備での電圧制御と協調を取ることが必要となる。

【0009】

また、個々の分散電源設備は、無効電力を増加したり有効電力を減少させたりするので、最大電力点追従制御を行う場合の有効電力出力と出力抑制制御を行う場合の有効電力出力との差である出力抑制損失が増え分散電源設備の運転効率が低下する。

【0010】

本発明の目的は、複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系した場合に、全体の運転効率の向上を図ることができ連系点電圧の上昇も抑制できる分散電源設備システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の分散電源設備システムは、直流エネルギー源の分散電源と前記分散電源からの直流電力を交流電力に変換するパワコンとを備えた複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系して変圧器を介して電力系統に電力を供給する分散電源設備システムにおいて、複数の分散電源設備のうち何台かのパワコンは無効電力を出力する機能を有する無効電力調整機能付パワコンとし、残りの分散電源設備のパワコンは無効電力の調整機能を有しない通常パワコンとし、前記無効電力調整機能付パワコンのうちいずれか１台は無効電力を出力し、残りの分散電源設備のパワコンは有効電力のみを出力し、複数の分散電源設備の各々のパワコンは有効電力の増加に応じて連系点電圧が所定値を超えるか否かを判定し、各々のパワコンのうち有効電力を出力している無効電力調整機能付パワコンは連系点電圧が所定値を超えると予想されるときは連系点電圧が所定値を超えないように順次無効電力を出力すること特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、複数の分散電源設備を一箇所の連系点で低圧単相配電線に連系する場合に、無効電力調整機能付パワコンを接続し、無効電力調整機能付パワコンは、連系点電圧が所定値を超えると予想されるときは連系点電圧が超えないように順次無効電力を出力するので、全体の運転効率の向上を図ることができ連系点電圧の上昇も抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る分散電源設備システムの一例の構成図。

【図2】本発明の実施形態におけるパワコンの構成図。

【図3】本発明の実施形態に係る分散電源設備システムの他の一例の構成図。

【図4】本発明の実施形態に係る分散電源設備システムの別の他の一例の構成図。

【図5】本発明の実施形態に係る分散電源設備システムの実施例の構成図。

【図6】本発明の実施形態に係る分散電源設備システムの実施例における通常パワコンの出力電力Ｐｘと連系点電圧Ｖ１の関係を示すグラフ。

【図7】本発明の実施形態に係る分散電源設備システムの実施例における無効電力調整機能付パワコンの出力電力Ｐｙと連系点電圧Ｖ１の関係を示すグラフ。

【図8】本発明の実施形態に係る分散電源設備システムの実施例における無効電力調整機能付パワコン１２ｙと通常パワコン１２ｘとの並列運転時の連系点電圧Ｖ１との関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る分散電源設備システムの一例の構成図である。分散電源１１ａ〜１１ｎは、太陽光発電設備や風力発電設備あるいは燃料電池などの直流電力を発生する直流エネルギー源である。パワコン１２ａ〜１２ｎは分散電源１１ａ〜１１ｎにそれぞれ設けられ、分散電源１１ａ〜１１ｎからの直流電力を交流電力に変換し連系点１３に連系する。すなわち、分散電源１１ａ〜１１ｎとパワコン１２ａ〜１２ｎとを組み合わせて分散電源設備１４ａ〜１４ｎを構成し、これら複数の分散電源設備１４ａ〜１４ｎは、一箇所の連系点１３で低圧単相配電線１５に連系され、変圧器１６を介して電力系統１７に電力を供給する。また、連系点１３には分散電源設備側負荷１８が接続され、変圧器１６の電力系統１７側には電力系統側負荷１９が接続されている。

【0015】

複数の分散電源設備１４ａ〜１４ｎのうち何台かのパワコン１２ａ〜１２ｉは無効電力を出力する機能を有する無効電力調整機能付パワコンで構成する。これは、各々の分散電源設備１４ａ〜１４ｎで発電した電力が電力系統１７に供給される逆潮流時には、逆潮流が低圧単相配電線１５に流れることにより、そのインピーダンスＺ（＝Ｒ＋ｊωＬ）で発生する電圧分だけ連系点１３の電圧Ｖ１が上昇するので、無効電力を出力することによって連系点電圧Ｖ１の上昇を抑制するためである。

【0016】

いま、分散電源設備１４ａ〜１４ｎのうち何台かのパワコン１２ａ、１２ｂを無効電力調整機能付パワコンとし、残りの分散電源設備のパワコン１２ｃ〜１２ｎは無効電力の調整機能を有しない通常パワコンとする。無効電力調整機能付パワコンは、例えば、本出願人の特許５１８４１５３号公報に示される単相電圧型交直変換装置を用いる。この無効電力調整機能付パワコンは、内部インピーダンスを持ち無効電力制御を行える同期単相発電機と同じ特性を持つ電圧型電圧制御方式のインバータであり、単相の無効電力を精度良く迅速に計算できる機能、例えば、特許第２３８３５８号公報に示される交流電力測定装置を有するものである。一方、通常パワコン１２ｃ〜１２ｎは、分散電源１１ｃ〜１１ｎで発電した直流電力を交流電力に変換する電圧型電流制御方式のインバータである。

【0017】

そして、無効電力調整機能付パワコン１２ａ、１２ｂのうちいずれか１台、例えば、無効電力調整機能付パワコン１２ａは無効電力Ｑａを出力する。図１では、無効電力調整機能付パワコン１２ａは無効電力Ｑａだけでなく有効電力Ｐａも出力している場合を示している。また、残りの分散電源設備のパワコン１２ｂ〜１２ｎは有効電力Ｐｂ〜Ｐｎのみを出力する。

【0018】

この状態で、各々のパワコン１２ａ〜１２ｎは有効電力Ｐの増加に応じて連系点電圧Ｖ１が所定値を超えるか否かを判定する。図２はパワコン１２の構成図である。パワコン１２は分散電源１１からの直流電力を電力変換部２０に入力し、この電力変換部２０により交流電力に変換する。その際に、電力変換部２０の出力電圧Ｖを電圧検出器２１で検出し、電力変換部２０の出力電流Ｉを電流検出器２２で検出して、連系点電圧監視部２３に入力する。連系点電圧監視部２３は出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉに基づいて、自己の出力電力Ｐを演算し連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されるか否かを監視する。例えば、自己の出力電力Ｐと連系点電圧Ｖ１との相関関係を予め記憶しておき、自己の出力電力Ｐが増加したときは、その相関関係から連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されるか否かを監視する。

【0019】

連系点電圧監視部２３により連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されなかったときは、既に無効電力Ｑａを出力しているパワコン１２ａはそのままの状態を維持する。同様に、有効電力Ｐｂ〜Ｐｎのみを出力しているパワコン１２ｂ〜１２ｎもそのままの状態を維持する。有効電力Ｐｂ〜Ｐｎのみを出力しているパワコン１２ｂ〜１２ｎは、最大電力追従制御MPPTにより有効電力Ｐｂ〜Ｐｎを出力する。

【0020】

次に、連系点電圧監視部２３により連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されたときについて説明する。パワコン１２が無効電力調整機能付パワコン１２ａ、１２ｂであるときは、その連系点電圧監視部２３ａ、２３ｂにより連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されたときは、制御部２４ａ、２４ｂは連系点電圧Ｖ１が所定値を超えないように無効電力を出力するように動作する。

【0021】

例えば、無効電力調整機能付パワコン１２ａは既に無効電力Ｑａを出力しているので、無効電力Ｑａを大きくし有効電力Ｐａを小さくし、無効電力調整機能付パワコン１２ｂは、無効電力調整機能付パワコン１２ａが無効電力Ｑａのみを出力する状態となっても連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されるときに、最大電力追従制御MPPTを止め無効電力Ｑｂを出力するようにする。また、無効電力調整機能付パワコン１２ａの無効電力Ｑａはそのままに維持し、無効電力調整機能付パワコン１２ｂが追加で無効電力Ｑｂを出力するようにしてもよい。

【0022】

一方、パワコン１２が通常パワコン１２ｃ〜１２ｎであるときは、その連系点電圧監視部２３ｃ〜２３ｎにより連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されたときは、制御部２４ｃ〜２４ｎは最大電力追従制御MPPTを止め有効電力Ｐｃ〜Ｐｎの出力を小さくする。それでも、連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されたときは、通常パワコン１２ｃ〜１２ｎにいずれかを停止するようにしてもよい。

【0023】

なお、実際には、無効電力調整機能付パワコン１２ａ、１２ｂにより無効電力を出力するので、連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想される状態は解除される。従って、通常パワコン１２ｃ〜１２ｎの制御部２４ｃ〜２４ｎは最大電力追従制御MPPTを維持することになる。

【0024】

以上の説明では、無効電力調整機能付パワコンと通常パワコンとを混在させた場合について説明したが、すべてのパワコンを無効電力調整機能付パワコンとしてもよい。この場合、無効電力Ｑを出力しないときは、無効電力調整機能付パワコンは最大電力追従制御MPPTで有効電力Ｐを出力することになる。

【0025】

次に、本発明の実施形態の他の一例を説明する。図３は本発明の実施形態に係る分散電源設備システムの他の一例の構成図である。この他の一例は、図１に示した実施形態に対し、無効電力調整機能付パワコンのうちいずれか１台は無効電力を出力することに代えて、常時は、各々のパワコンは有効電力のみを出力し、連系点電圧が所定値を超えると予想されるときは無効電力調整機能付パワコンから無効電力を出力するようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

【0026】

図３（ａ）において、いま、分散電源設備１４ａ〜１４ｎのうちのパワコン１２ａ、１２ｂを無効電力調整機能付パワコンとし、残りの分散電源設備のパワコン１２ｃ〜１２ｎは無効電力の調整機能を有しない通常パワコンとする。そして、常時は、各々のパワコン１２ａ〜１２ｎは最大電力追従制御MPPTにより有効電力Ｐａ〜Ｐｎのみを出力している。この状態で、各々のパワコン１２ａ〜１２ｎの連系点電圧監視部２３ａ〜２３ｎは有効電力Ｐａ〜Ｐｎの増加に応じて連系点電圧Ｖ１が所定値を超えるか否かを判定する。

【0027】

連系点電圧監視部２３ａ〜２３ｎにより連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されなかったときは、各々のパワコン１２ａ〜１２ｎはそのままの状態を維持する。一方、無効電力調整機能付パワコン１２ａ、１２ｂの連系点電圧監視部２３ａ、２３ｂにより連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されたときは、パワコン１２ａ、１２ｂのうちのいずれかが連系点電圧Ｖ１が所定値を超えないように無効電力を出力する。いま、パワコン１２ａが無効電力を出力するように動作したとする。

【0028】

図３（ｂ）は、パワコン１２ａが有効電力Ｐａを出力しつつ無効電力Ｑａを出力している状態を示す構成図である。そして、パワコン１２ａが無効電力Ｑａのみを出力する状態となっても連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されるときには、パワコン１２ｂが最大電力追従制御MPPTを止め無効電力Ｑｂを出力する。なお、パワコン１２ａ、１２ｂの双方が有効電力Ｐａ、Ｐｂを出力しつつ無効電力Ｑａ、Ｑｂを出力するようにしてもよい。

【0029】

一方、通常パワコン１２ｃ〜１２ｎの連系点電圧監視部２３ｃ〜２３ｎにより連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されたときは、制御部２４ｃ〜２４ｎは最大電力追従制御MPPTを止め有効電力Ｐｃ〜Ｐｎの出力を小さくする。それでも、連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されたときは、通常パワコン１２ｃ〜１２ｎにいずれかを停止するようにしてもよい。なお、実際には、無効電力調整機能付パワコン１２ａ、１２ｂにより無効電力を出力するので、連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想される状態は解除される。従って、通常パワコン１２ｃ〜１２ｎの制御部２４ｃ〜２４ｎは最大電力追従制御MPPTを維持することになる。

【0030】

以上の説明では、無効電力調整機能付パワコンと通常パワコンとを混在させた場合について説明したが、すべてのパワコンを無効電力調整機能付パワコンとしてもよい。この場合、無効電力Ｑを出力しないときは、無効電力調整機能付パワコンは最大電力追従制御MPPTで有効電力Ｐを出力することになる。

【0031】

また、以上の説明では、各々のパワコン１２ａ〜１２ｎは、パワコン１２ａ〜１２ｎの出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉを検出し、自己の出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉに基づいて、自己の出力電力Ｐを演算し連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されるか否かを監視するようにしたが、図４（ａ）に示すように、自己の出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉに加えて、連系点電圧Ｖ１及び連系点電流Ｉ１を検出し、自己の低圧単相配電線の接続点の電圧Ｖ及び出力電流Ｉ、複数台のパワコン１２ａ〜１２ｎの連系点電圧Ｖ１及び連系点電流Ｉ１に基づいて、連系点電圧Ｖ１が所定値を超えるか否かを判定するようにしてもよい。

【0032】

例えば、自己の出力電力Ｐと連系点電圧Ｖ１との相関関係に加え、自己の出力電力Ｐの増加分と連系点電圧Ｖ１の上昇分との相関関係から、連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されるか否かを判定する。また、自己の出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉの検出を省略し、連系点電圧Ｖ１及び連系点電流Ｉ１に基づいて連系点電力Ｐ１を演算し、連系点電力Ｐ１の増加分と連系点電圧Ｖ１の上昇分との相関関係から、連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されるか否かを判定するようにしてもよい。

【0033】

また、図４（ｂ）に示すように、自己の出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉに加えて、
変圧器１７の分散電源１４側の端子電圧Ｖ２及び端子電流Ｉ２を検出し、自己の低圧単相配電線の接続点の電圧Ｖ及び出力電流Ｉ、変圧器１７の分散電源１４側の端子電圧Ｖ２及び端子電流Ｉ２に基づいて、連系点電圧Ｖ１が所定値を超えるか否かを判定するようにしてもよい。

【0034】

例えば、自己の出力電力Ｐと連系点電圧Ｖ１との相関関係に加え、自己の出力電力Ｐの増加分と変圧器１７の分散電源１４側の端子電圧Ｖ２の上昇分との相関関係から、連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されるか否かを判定する。

【0035】

また、自己の出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉの検出を省略し、変圧器１７の分散電源１４側の端子電圧Ｖ２及び端子電流Ｉ２に基づいて端子電力Ｐ２を演算し、端子電力Ｐ２の増加分と連系点電圧Ｖ１の上昇分との相関関係から、連系点電圧Ｖ１が所定値を超えると予想されるか否かを判定するようにしてもよい。

【0036】

図５は本発明の実施形態に係る分散電源設備システムの実施例の構成図である。図５に実施例において、分散電源設備側負荷１８、分散電源１１ｘ、１１ｙとして太陽光発電設備、そのパワコンとして通常パワコン１２ｘと無効電力調整機能付パワコン１２ｙとを用意し、分散電源設備１４ｘ、１４ｙとした。そして、連系点電圧Ｖ１、低圧単相配電線１５のインピーダンスをＺ（＝Ｒ＋ｊωＬ）、変圧器１６、電力系統１７の交流電圧Ｖａｃ、他の住宅側負荷あるいは電力系統側負荷１９を備えた分散電源設備システムを構成した。

【0037】

分散電源設備側負荷１８は２ｋＷ、電力系統側負荷１９は５ｋＷとし、交流電圧源Ｖａｃ（＝２００Ｖ）は単相、変圧器１６の巻数比は１対１とした。また、実施例では、実際の配電系統よりも厳しくし、３０ｋＶＡの変圧器１６から住宅へ引き込むまでの距離を１００ｍとし、低圧配電線の抵抗値ＲをＲ＝０．９Ω、リアクタンス値ＸをｊωＬ＝０．９Ωとした。

【0038】

パワコン１２ａ、１２ｂの出力が零である初期状態は、電力系統側から分散電源設備側負荷１８へ２ｋＷの電力供給Ｐ０があり、連系点電圧Ｖ１は１９０Ｖに電圧降下した。

【0039】

次に、通常パワコン１２ｘのみを運転し、有効電力Ｐｘによる連系点電圧Ｖ１の変化を測定した。日射量の増加に伴い分散電源１１ｘの発電量が増加し、パワコン１２ｘから電力系統１７側に逆潮流する電力によって連系点電圧Ｖ１が上昇する。図６にパワコン１２ｘの有効電力Ｐｘと連系点電圧Ｖ１の関係を示す。

【0040】

図６の曲線Ｓ１に示すように、パワコン１２ｘの運転前は、連系点電圧Ｖ１は電力系統１７から分散電源設備側負荷１８への潮流による低圧単相配電線１５の電圧降下で１９０Ｖとなる。パワコン１２ｘの運転後において、分散電源設備側負荷１８への電力供給は電力系統１７からパワコン１２ｘへ徐々に切替り、低圧単相配電線１５の電圧降下が低減する。そして、分散電源設備側負荷１８への供給がパワコン１４ｘのみになると、パワコン１４ｘから２ｋＷの有効電力Ｐｘが供給され連系点電圧Ｖ１は１９９Ｖになる。このときの連系点電圧Ｖ１の電圧上昇は９．２Ｖとなる。

【0041】

パワコン１２ｘからの電力供給がさらに増加し、配電系統へ逆潮流すると低圧単相配電線１５の電圧降下によって、連系点電圧Ｖ１は、１９９Ｖを超えて上昇する。例えば、パワコン１４ｘから３ｋＷの有効電力Ｐｘが供給されると、逆潮流電力は他の電力系統側負荷１９に供給され、連系点電圧Ｖ１の電圧上昇は１３．４Ｖとなる。電力系統１７の系統電圧Ｖａｃの変化は無視できるとし、低圧単相配電線のインピーダンスＺのみの電圧変化に着目する。

【0042】

次に、無効電力調整機能付パワコン１２ｙのみ運転し、有効電力Ｐｙと無効電力Ｑｙとによる連系点電圧Ｖ１の変化を測定した。太陽電池設備である分散電源１１ｙの出力増加に伴い発電量が増加し、パワコン１２ｙの有効電力Ｐｙの出力も増加する。パワコン１２ｙから電力系統１７側への逆潮流によって連系点電圧Ｖ１が上昇するが、パワコン１２ｙは無効電力Ｑｙも同時に発生するため、連系点電圧Ｖ１の上昇を抑制する。

【0043】

図７に無効電力Ｑｙを出力するパワコン１２ｙの有効電力Ｐｙと連系点電圧Ｖ１との関係を示す。図７では通常パワコン１２ｘによる有効電力Ｐｘの曲線Ｓ１も併せて記載している。図７の曲線Ｓ２に示すように、有効電力Ｐｙによる電圧上昇分と無効電力Ｑｙによる電圧降下分の相殺によって、有効電力３ｋＷ時の電圧上昇は４．５Ｖになり、有効電力Ｐｘのみの通常パワコン１２ｘに比べ、８．９Ｖの電圧上昇抑制となっている。

【0044】

有効電力Ｐｙが５ｋＷ時でも電圧上昇は６．１Ｖであり、逆潮流時であっても系統電圧Ｖａｃより低く抑制されている。この時点の無効電力Ｑｙは，約１．３ｋＶａｒである。無効電力Ｑｙは無効電力調整機能付パワコン１２ｙの出力電流Ｉｙと出力電圧Ｖｙとの位相差から生じている。

【0045】

次に、無効電力調整機能付パワコン１２ｙのみを運転し、その後に通常パワコン１２ｘを運転し、有効電力Ｐ（Ｐｙ，Ｐｘ＋Ｐｙ）と無効電力Ｑｙによる連系点電圧Ｖ１の変化を測定した。図８に無効電力調整機能付パワコン１２ｙと通常パワコン１２ｘとの並列運転時の連系点電圧Ｖ１との関係を示す。図８では通常パワコン１２ｘによる有効電力Ｐｘの曲線Ｓ１も併せて記載している。図８の曲線Ｓ３に示すように、無効電力調整機能付パワコン１２ｙのみを運転し、有効電力Ｐ（Ｐｙ）を３ｋＷまで出力した後、通常パワコン１２ｘを追加運転して２台の並列運転を実施した。

【0046】

無効電力調整機能付パワコン１２ｙによって，無効電力Ｑｙが発生している低圧単相配電線に、通常パワコン１２ｘより、さらに有効電力Ｐｘが２ｋＷが逆潮流しているが、電圧上昇は４ｖとなり、通常パワコン１２ｘ単体では、９．２Ｖの電圧降下が観測されたが、パワコン１２ｙとの並列運転時は、５．２Ｖの電圧抑制ができた。このように、無効電力調整機能付パワコン１２ｙは、通常パワコン１２ｘと並列して連系した場合にも連系点電圧Ｖ１の電圧上昇抑制機能を発揮する。

【0047】

本発明の実施形態では、無効電力調整機能付パワコン１２から有効電力Ｐと無効電力Ｑとを同時に発生させることで、逆潮流時の電圧上昇値を抑制できる。また、一箇所の連系点１３に複数のパワコン１２を接続し、各パワコン１２が有効電力Ｐを出力しているときに、少なくとも何れか１台が無効電力Ｑを出力することで逆潮流時の電圧上昇値を抑制できる。

【0048】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0049】

１１…分散電源、１２…パワコン、１３…連系点、１４…分散電源設備、１５…低圧単相配電線、１６…変圧器、１７…電力系統、１８…分散電源設備側負荷、１９…電力系統側負荷、２０…電力変換部、２１…電圧検出器、２２…電流検出器、２３…連系点電圧監視部、２４…制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】